JP2010043864A - ヒートポンプ蓄熱装置 - Google Patents
ヒートポンプ蓄熱装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010043864A JP2010043864A JP2009269752A JP2009269752A JP2010043864A JP 2010043864 A JP2010043864 A JP 2010043864A JP 2009269752 A JP2009269752 A JP 2009269752A JP 2009269752 A JP2009269752 A JP 2009269752A JP 2010043864 A JP2010043864 A JP 2010043864A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat storage
- unit
- storage device
- pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y02B30/125—
Landscapes
- Central Heating Systems (AREA)
Abstract
【課題】設置性が良くコンパクトなヒートポンプ蓄熱装置を提供することを目的とする。
【解決手段】圧縮機1、放熱部2、減圧部3、蒸発器4を順次接続し、冷媒が流れる冷媒回路と、受熱部7を有し、受熱流体が流れる流体回路とを備え、前記放熱部2と前記受熱部7とは、蓄熱剤を配設した蓄熱部5を介して熱伝達機構を形成し、前記熱伝達機構を複数列配設したことを特徴とするもので、蓄熱部5に蓄熱量の大きな蓄熱剤を設置することで、蓄熱容量の小さな受熱流体(例えば水)に全て蓄熱する必要がなくなるため、設置性が良くコンパクトなヒートポンプ蓄熱装置を提供できる。
【選択図】図5
【解決手段】圧縮機1、放熱部2、減圧部3、蒸発器4を順次接続し、冷媒が流れる冷媒回路と、受熱部7を有し、受熱流体が流れる流体回路とを備え、前記放熱部2と前記受熱部7とは、蓄熱剤を配設した蓄熱部5を介して熱伝達機構を形成し、前記熱伝達機構を複数列配設したことを特徴とするもので、蓄熱部5に蓄熱量の大きな蓄熱剤を設置することで、蓄熱容量の小さな受熱流体(例えば水)に全て蓄熱する必要がなくなるため、設置性が良くコンパクトなヒートポンプ蓄熱装置を提供できる。
【選択図】図5
Description
本発明はヒートポンプ加熱手段を用いたヒートポンプ蓄熱装置に関するものである。
従来、この種のヒートポンプ蓄熱装置は受熱流体を貯めるための容積の大きな蓄熱槽を有している(例えば、特許文献1参照)。
図9は、特許文献1に記載された従来のヒートポンプ蓄熱装置の例を示すものである。図9に示すように、圧縮機1、放熱部2、膨張弁3、蒸発器4を有する冷媒回路と、貯湯槽14、循環ポンプ6、放熱部2との間で熱交換を行う受熱部7を接続した給湯回路と、混合手段8等とから構成されている。
しかしながら、前記従来の構成では、ヒートポンプ加熱手段により加熱した冷媒と熱交換させて加熱した受熱流体を循環ポンプ6により循環させて、貯湯槽14にあらかじめ必要な容量だけ蓄熱しておかなければならなかった。従って水を代表とする蓄熱量の比較的小さな受熱流体においては、大容量の蓄熱槽である貯湯槽14と、循環ポンプ6とが必要であり、設置スペースや設置部の耐荷重等、設置や施工の面において課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、設置性が良くコンパクトなヒートポンプ蓄熱装置を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ蓄熱装置は、圧縮機、放熱部、減圧部、蒸発器を順次接続し、冷媒が流れる冷媒回路と、受熱部を有し、受熱流体が流れる流体回路とを備え、前記放熱部と前記受熱部とは、蓄熱剤から形成された蓄熱部を介して熱伝達機構を形成し、前記熱伝達機構を複数列配設したことを特徴とするもので、蓄熱部に蓄熱量の大きな蓄熱剤を設置することで、蓄熱容量の小さな受熱流体(例えば水)に全て蓄熱する必要がなくなるため、貯湯槽をコンパクトにすることができ、循環ポンプを省略することができる。このため、設置性が良くコンパクトなヒートポンプ蓄熱装置を提供できるものである。
また、蓄熱部・受熱部ともに両側から熱の出し入れをすることができるので、効率よく熱交換をすることができる。
本発明によれば、設置性が良くコンパクトなヒートポンプ蓄熱装置を提供できる。
第1の発明は、圧縮機、放熱部、減圧部、蒸発器を順次接続し、冷媒が流れる冷媒回路と、受熱部を有し、受熱流体が流れる流体回路とを備え、前記放熱部と前記受熱部とは、蓄熱剤から形成された蓄熱部を介して熱伝達機構を形成し、前記熱伝達機構を複数列配設したことを特徴とするもので、蓄熱部に蓄熱量の大きな蓄熱剤を設置することで、蓄熱容量の小さな受熱流体(例えば水)に全て蓄熱する必要がなくなるため、貯湯槽をコンパクトにすることができ、循環ポンプを省略することができる。このため、設置性が良くコンパクトなヒートポンプ蓄熱装置を提供できるものである。
また、蓄熱部・受熱部ともに両側から熱の出し入れをすることができるので、効率よく熱交換をすることができる。
第2の発明は、放熱部を通過した冷媒と受熱流体とが熱交換する熱交換手段を設けたもので、蓄熱体で冷媒が充分に冷却されなかった場合に、前記熱交換手段により冷媒を充分に冷却することができるので、ヒートポンプ装置の効率を向上させることができる。
第3の発明は、蓄熱剤は、蓄熱温度の異なる複数の蓄熱剤からなるもので、蓄熱剤から複数の温度を取り出し、受熱流体を加熱することができるため、目的に応じて適正な温度で効率よく利用することができる。
第4の発明は、受熱部にて受熱した受熱流体の蓄積部を設けたもので、受熱流体の使用を開始する際に、あらかじめ加熱された受熱流体が蓄積部に貯められているので、使用開始から高温での取り出しが可能となり、目的の温度で使用することができる。
第5の発明は、受熱部のバイパス回路と前記バイパス回路に設けた混合手段とを備え、冷媒回路と蓄熱体と前記混合手段とを収納するケースを設けたもので、装置全体を小型する事ができ、移動・設置性がよくなると同時に、外気とシステムとを遮断することができるので、ヒートポンプ運転や蓄熱体における蓄熱・放熱等、システムの安定化を図ることができる。さらには装置全体が小型化することで各要素が近接して配置されるので、配管長等を短くすることができ、システムの効率をよくすることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図を示すものである。冷媒回路の放熱部2と蓄熱剤(図示せず)を配設した蓄熱部5と受熱流体が流れる受熱部7とから構成され、順次、熱伝達を行う蓄熱体を配置している。
図1は、本発明の実施の形態1におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図を示すものである。冷媒回路の放熱部2と蓄熱剤(図示せず)を配設した蓄熱部5と受熱流体が流れる受熱部7とから構成され、順次、熱伝達を行う蓄熱体を配置している。
図1に示すヒートポンプ蓄熱装置について、以下その動作、作用を説明する。ただし、従来から広く採用されている公知の手段(ヒートポンプサイクル等)については、詳細な説明を省略する。
まず、圧縮機1によって冷媒回路の冷媒を加熱する。次に、加熱された冷媒は放熱部2において蓄熱部5に配設された蓄熱剤を加熱し、その熱は蓄熱剤に蓄熱される。そして、蓄熱剤に蓄熱された熱は、受熱部7により受熱流体へ放熱され、前記受熱流体はその熱を受熱するとともに、混合手段8により、低温の受熱流体を混合することで、必要な温度に調節され、利用される。放熱部2にて放熱した冷媒は、通常のヒートポンプサイクルと同様に減圧器である膨張弁3、蒸発器4を経てまた圧縮機1へと送られる。
ここで受熱流体とは、水やその他熱輸送のためのブライン等のことであり、加熱されることで給湯や暖房、乾燥等に利用することができる。受熱流体が水の場合、水道から通常通り直圧から減圧されてシステムに送られてくるため、循環ポンプを必要としない。
以上のように、本実施の形態においては、冷媒の熱を、蓄熱剤を配設した蓄熱部5に蓄熱し、そしてその熱を受熱流体に放熱して利用することにより、あらかじめ水等の蓄熱容量の小さな受熱流体に蓄熱する必要がなくなるため従来のような大きな缶体が不必要である。
本実施の形態では受熱流体用の貯湯槽を使用しない例を説明しているが、通常その受熱流体のみで蓄熱する場合より、コンパクトな貯湯槽を接続する場合も、本発明の趣旨に含まれるものとする。但し、その場合においては、缶体から蓄熱体へ受熱流体を送るための循環ポンプを設置する必要があるが、従来のような大きな缶体は不必要となる。また、蓄熱剤5においては、大型カプセル・マイクロカプセル・プレート等、その形態について本発明にて限定されないものとする。(以下の実施の形態も同様とする)
(参考例1)
図2は、本発明の参考例1におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図である。蓄熱部5を、冷媒回路の流れ方向に分割手段9により複数に分割する構成としている。なお、上記実施の形態と同一部品については同一符号を付し、その説明は省略する。
(参考例1)
図2は、本発明の参考例1におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図である。蓄熱部5を、冷媒回路の流れ方向に分割手段9により複数に分割する構成としている。なお、上記実施の形態と同一部品については同一符号を付し、その説明は省略する。
分割手段9により分割配置された蓄熱剤を配設した蓄熱部5は、隣接する蓄熱部5どうしでの熱のやり取りが減少する。これにより冷媒回路においての冷媒の流れ方向上流側から順番に積層する形で蓄熱されていく。また、分割手段9に断熱材を使用することで、隣接する蓄熱剤どうしでの熱のやり取りがより減少するため、積層しながら必要な熱量を効率よく蓄熱することができる。
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図である。冷媒回路の放熱部2の下流側において、冷媒と受熱流体とを直接熱交換する熱交換器10を設けた構成としている。なお、上記実施の形態と同一部品については同一符号を付し、その説明は省略する。
図3は、本発明の実施の形態2におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図である。冷媒回路の放熱部2の下流側において、冷媒と受熱流体とを直接熱交換する熱交換器10を設けた構成としている。なお、上記実施の形態と同一部品については同一符号を付し、その説明は省略する。
放熱部2で熱を放出した冷媒は、熱交換器10によりさらに冷却され、膨張弁3へと向かう。例えば二酸化炭素を冷媒としたヒートポンプ装置では、圧縮機1に入る冷媒の温度が高い場合に圧縮機からの吐出圧力が上昇し、さらには効率が悪化する等の可能性があるため、熱交換器10によりこれを予防することができる。
また、放熱部2にて充分に放熱できなかった場合に、受熱流体へ直接熱交換することでシステム全体としての効率を良くすることができる。
(参考例2)
図4は、本発明の参考例2におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図である。受熱部7に、複数の受熱流体が流れる流体流路11(11a〜11c)を設けた構成としてある。流
体流路11b、11cは、受熱部7の流路途中から分岐して形成してある。但し、ここで流体流路には、各流路用の混合手段8も含むものとする。(受熱流体の使用目的によっては混合手段8が必要ない場合もある。)なお、上記実施の形態と同一部品については同一符号を付し、その説明は省略する。
図4は、本発明の参考例2におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図である。受熱部7に、複数の受熱流体が流れる流体流路11(11a〜11c)を設けた構成としてある。流
体流路11b、11cは、受熱部7の流路途中から分岐して形成してある。但し、ここで流体流路には、各流路用の混合手段8も含むものとする。(受熱流体の使用目的によっては混合手段8が必要ない場合もある。)なお、上記実施の形態と同一部品については同一符号を付し、その説明は省略する。
例えば、流体流路1(11a)を給湯用として使用し、流体流路2(11b)を暖房用として使用、さらに流体流路3(11c)を浴室乾燥用として使用する等、複数の目的に対して使用することができる。また、各目的に合わせてそれぞれ異なる受熱流体を使用することができ、そして各流体流路における受熱部7の距離や位置等を変える、つまり、受熱部7内の受熱流体の流路より分岐させ、また分岐位置を異ならせることにより、目的に合わせた温度で熱を取り出すことができるので、効率よく熱を利用することができる。
さらに、参考例2で説明したように蓄熱部5を分割配置し、そこに蓄熱温度の異なる蓄熱剤を配設することで、より効率的に目的の温度で熱を取り出すことができる。
ここで流体流路の数や使用目的、それに対する受熱流体の種類や数、また蓄熱体へ入口や出口の位置等は本発明において限定しない。
(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態3におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図である。複数列からなる蓄熱部5の間に、放熱部2と受熱部7を交互に配設して蓄熱体を形成した構成としている。なお、上記実施の形態と同一部品については同一符号を付し、その説明は省略する。
図5は、本発明の実施の形態3におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図である。複数列からなる蓄熱部5の間に、放熱部2と受熱部7を交互に配設して蓄熱体を形成した構成としている。なお、上記実施の形態と同一部品については同一符号を付し、その説明は省略する。
これにより、蓄熱部5・受熱部7ともに両側から熱の出し入れをすることで、効率よく熱交換をすることができる。また、蓄熱部5に蓄熱温度の異なる蓄熱剤を封入することで、熱の取り出し温度を変化させ、目的に合わせた温度で熱を取り出すこともできる。
ここで、放熱部2・蓄熱部5・受熱部7の列数や冷媒・冷却回路の出入り口の位置等は本発明において限定しない。
(実施の形態4)
図6は、本発明の実施の形態4におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図である。受熱部7と混合手段8との間に、受熱部7にて加熱された受熱流体の蓄積部である液だめ12を設けた構成としている。なお、上記実施の形態と同一部品については同一符号を付し、その説明は省略する。
図6は、本発明の実施の形態4におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図である。受熱部7と混合手段8との間に、受熱部7にて加熱された受熱流体の蓄積部である液だめ12を設けた構成としている。なお、上記実施の形態と同一部品については同一符号を付し、その説明は省略する。
受熱流体が流れていないとき、液だめ12には、前回のヒートポンプ運転時に受熱部7にて加熱された受熱流体が貯められている。よって、受熱流体の使用を開始する際に、予め加熱され、液だめ12に貯められていた受熱流体を最初に使用するので、使用開始から高温での取り出しが可能となり、目的の温度で受熱流体を使用することができる。
また、図7に示すように、受熱部7に液だめ12を一体化して形成することもできる。これにより、液だめ12に貯められていた受熱流体の温度が低下したときにも、再加熱することができる。
(実施の形態5)
図8は、本発明の実施の形態5におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図である。冷媒回路と、蓄熱体と、混合手段8とを収納するケース13を設けた構成としている。なお、上記実施の形態と同一部品については同一符号を付し、その説明は省略する。
図8は、本発明の実施の形態5におけるヒートポンプ蓄熱装置の構成図である。冷媒回路と、蓄熱体と、混合手段8とを収納するケース13を設けた構成としている。なお、上記実施の形態と同一部品については同一符号を付し、その説明は省略する。
これにより、移動・設置性がよくなると同時に、ヒートポンプ運転や蓄熱体における蓄熱・放熱等、外気とシステムとを遮断することができるので、ヒートポンプシステムだけでなく蓄熱システムの安定化も図ることができる。さらには装置全体が小型化することで各要素が近接して配置されるので、配管長等を短くすることができ、システムの効率をよくすることができる。
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ蓄熱装置は、作り出した熱をコンパクトな状態で蓄熱することが可能となるので、電気温水器や電気蓄熱を利用した暖房・乾燥システム、さらに太陽熱や灯油ボイラーを熱源とする蓄熱システムの用途にも適用できる。
1 圧縮機
2 放熱部
3 膨張弁(減圧器)
4 蒸発器
5 蓄熱部
7 受熱部
8 混合手段
9 分割手段
10 熱交換器
11 流体流路
12 液だめ(蓄積部)
13 ケース
2 放熱部
3 膨張弁(減圧器)
4 蒸発器
5 蓄熱部
7 受熱部
8 混合手段
9 分割手段
10 熱交換器
11 流体流路
12 液だめ(蓄積部)
13 ケース
Claims (5)
- 圧縮機、放熱部、減圧部、蒸発器を順次接続し、冷媒が流れる冷媒回路と、受熱部を有し、受熱流体が流れる流体回路とを備え、前記放熱部と前記受熱部とは、蓄熱剤から形成された蓄熱部を介して熱伝達機構を形成し、前記熱伝達機構を複数列配設したことを特徴とするヒートポンプ蓄熱装置。
- 放熱部を通過した冷媒と受熱流体とが熱交換する熱交換手段を設けた請求項1に記載のヒートポンプ蓄熱装置。
- 蓄熱剤は、蓄熱温度の異なる複数の蓄熱剤からなる請求項1または2に記載のヒートポンプ蓄熱装置。
- 受熱部にて受熱した受熱流体の蓄積部を設けた請求項1〜3のいずれか1項に記載のヒートポンプ蓄熱装置。
- 受熱部のバイパス回路と前記バイパス回路に設けた混合手段とを備え、冷媒回路と蓄熱体と前記混合手段とを収納するケースを設けた請求項1〜4のいずれか1項に記載のヒートポンプ蓄熱装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009269752A JP2010043864A (ja) | 2009-11-27 | 2009-11-27 | ヒートポンプ蓄熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009269752A JP2010043864A (ja) | 2009-11-27 | 2009-11-27 | ヒートポンプ蓄熱装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004267940A Division JP4626239B2 (ja) | 2004-09-15 | 2004-09-15 | ヒートポンプ蓄熱装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010043864A true JP2010043864A (ja) | 2010-02-25 |
Family
ID=42015366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009269752A Pending JP2010043864A (ja) | 2009-11-27 | 2009-11-27 | ヒートポンプ蓄熱装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010043864A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106931563A (zh) * | 2015-12-31 | 2017-07-07 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 自然散冷式空调设备 |
CN113669947A (zh) * | 2020-05-13 | 2021-11-19 | 青岛海尔新能源电器有限公司 | 相变蓄热式热泵系统 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5565892A (en) * | 1978-11-06 | 1980-05-17 | Akzo Nv | Heat accumulator and use of same in heating device |
JPH02223768A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-06 | Fujitsu General Ltd | ヒートポンプ式給湯機 |
JP2000161882A (ja) * | 1998-11-26 | 2000-06-16 | Hitachi Ltd | 蓄熱・蓄冷槽 |
JP2004101002A (ja) * | 2002-09-06 | 2004-04-02 | Daikin Ind Ltd | 給湯装置 |
JP2004232958A (ja) * | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ヒートポンプ給湯装置 |
JP2004245449A (ja) * | 2003-02-12 | 2004-09-02 | Daikin Ind Ltd | 給湯装置 |
-
2009
- 2009-11-27 JP JP2009269752A patent/JP2010043864A/ja active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5565892A (en) * | 1978-11-06 | 1980-05-17 | Akzo Nv | Heat accumulator and use of same in heating device |
JPH02223768A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-06 | Fujitsu General Ltd | ヒートポンプ式給湯機 |
JP2000161882A (ja) * | 1998-11-26 | 2000-06-16 | Hitachi Ltd | 蓄熱・蓄冷槽 |
JP2004101002A (ja) * | 2002-09-06 | 2004-04-02 | Daikin Ind Ltd | 給湯装置 |
JP2004232958A (ja) * | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ヒートポンプ給湯装置 |
JP2004245449A (ja) * | 2003-02-12 | 2004-09-02 | Daikin Ind Ltd | 給湯装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106931563A (zh) * | 2015-12-31 | 2017-07-07 | 青岛海尔智能技术研发有限公司 | 自然散冷式空调设备 |
CN113669947A (zh) * | 2020-05-13 | 2021-11-19 | 青岛海尔新能源电器有限公司 | 相变蓄热式热泵系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4626239B2 (ja) | ヒートポンプ蓄熱装置 | |
JP2011526996A (ja) | 熱交換器 | |
JP2010223537A (ja) | ヒートポンプ給湯システム | |
JP5034435B2 (ja) | 自動販売機 | |
JP5636871B2 (ja) | 冷凍装置 | |
JP2006266605A (ja) | 蓄熱式熱供給装置 | |
JP2009063266A (ja) | 蒸気生成システム及び蒸気生成方法 | |
JP5637903B2 (ja) | 給湯システム | |
US11031535B2 (en) | Thermoelectric power generation system | |
JP2012088022A (ja) | 給湯装置 | |
JP2010043864A (ja) | ヒートポンプ蓄熱装置 | |
JP5624443B2 (ja) | 冷房装置 | |
KR100683216B1 (ko) | 차량용 히터코어유닛 | |
JP4492634B2 (ja) | ヒートポンプシステム | |
JP2011012844A (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
KR101348826B1 (ko) | 히트펌프 급탕장치 | |
JP2005249325A (ja) | 熱交換器およびそれを用いたヒートポンプ給湯機 | |
JP2014190612A (ja) | 暖房装置および熱交換器 | |
CN102003839A (zh) | 空气源热泵及供热系统 | |
KR101460882B1 (ko) | 난방 시스템 | |
JP2004150664A (ja) | 冷却装置 | |
JP5056031B2 (ja) | 蒸気生成システム及び蒸気生成方法 | |
JP5169157B2 (ja) | 給湯システム | |
JP2010101521A (ja) | 暖房装置 | |
JP2009168383A (ja) | 熱交換器及びそれを用いたヒートポンプ式給湯機 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120228 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120425 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120807 |